北京高壓科學研究中心研究員緱慧陽等在高溫高壓條件下合成了一種新形態的金剛石——次晶態金剛石，填補了非晶態結構和晶態結構之間原子排列尺度上的缺失環節，為深層次理解非晶態材料的復雜結構提供了密鑰。該成果11月25日在線發表于《自然》。

　　緱慧陽與合作者通過其在大腔體壓機中發展的最新極端高壓技術，在30GPa、1500~1600K的溫壓條件下，對富勒烯（C60）前驅體進行高溫高壓處理發現，壓縮的富勒烯聚合轉變成為一種高密度無序的sp3鍵合的碳。高分辨透射電子顯微鏡顯示，樣品中存在高密度且均勻分布的類晶體團簇（尺寸為0.5~1.0nm），其原子構型接近于立方和六方金剛石，且具有很高的晶格畸變，即次晶態金剛石。

　　“模擬結果顯示，次晶態金剛石和非晶態金剛石具有顯著的結構差異。二者都不具有長程有序性，且在第一個配位原子層，次晶態金剛石和非晶態金剛石同時具有相似的有序性。然而，在中程尺度范圍（2~5原子層），次晶態金剛石的有序性雖然在逐步降低，但遠高于非晶態金剛石。”論文共同通訊作者、美國喬治梅森大學教授生紅衛說。

　　“這種次晶態的發現，在結構拓撲上鏈接了非晶態和晶態，對于揭示非晶態材料復雜的結構本質具有深遠意義。”論文第一作者、北京高壓科學研究中心博士唐虎告訴《中國科學報》，“次晶態金剛石的發現為碳材料家族增加了一種新的結構形態，它兼具優異的機械性能、熱穩定性以及獨特的光學特性，在高端技術領域和極端環境下具有重要的應用前景，有利于進一步開發新型類金剛石材料。”

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04122-w